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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Technik betrifft eine Technik gegenseitiger Authentifizierung
zwischen einer Einrichtung und einem Speichermedium, bevor digitale urheberrechtlich
geschützte
Arbeiten zwischen ihnen übertragen
werden.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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In
Folge des Fortschritts von digitalen Informations-Komprimierungstechniken
und des weitverbreiteten Einsatzes von globalen Kommunikations-Infrastrukturen,
wie beispielsweise des Internets, wurden in den letzten Jahren urheberrechtlich
geschützte
Arbeiten, wie beispielsweise Musik, Bilder, Video und Spiele über Kommunikationsleitungen
als digitale urheberrechtlich geschützte Arbeiten an Haushalte
verteilt.
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Um
ein Verteilersystem einzurichten, das die Rechte von Copyright-Inhabern
von urheberrechtlich geschützten
Arbeiten und die Gewinne von Vertriebsunternehmen schützt, ist
es entscheidend, unlautere Handlungen zu verhindern, wie beispielsweise
das Erfassen von urheberrechtlich geschützter Arbeit durch Abfangen
von Kommunikationen, Anzapfen von Leitungen, Maskieren eines Eindringlings
als berechtigter Benutzer sowie Vervielfältigen und Fälschen von
empfangenen und in einem Speichermedium gespeicherten Daten. Daher
werden Techniken zum Schutz des Urheberrechts, wie beispielsweise Verschlüsselung
und Authentifizierung, ob ein System autorisiert ist, und Scrambeln
von Daten benötigt.
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Eine
Reihe von Techniken zum Schutz des Urheberrechts wurden in herkömmlicher
Weise verwendet. Eine repräsentative
Technik ist eine Anfrage-Antwort-Technik mit gegenseitiger Authentifizierung.
Wenn bei dieser Technik auf einen vertraulichen Daten speicherbereich
zugegriffen wird, der vertrauliche Daten speichert, für die urheberrechtlicher Schutz
erforderlich ist, werden eine Zufallszahl und ein Antwortwert zwischen
Einrichtungen ausgetauscht, um gegenseitig zu authentifizieren,
ob die jeweils andere autorisiert ist. Der Zugriff wird nur gestattet,
wenn die Authentifizierung erfolgreich ist.
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Nach
dem Ausführen
der gegenseitigen Authentifizierung zwischen den autorisierten Einrichtungen
kann ein nicht autorisierter Teilnehmer sich fälschlicherweise als eine der
autorisierten Einrichtungen ausgeben und auf unlautere Weise vertrauliche
Daten erfassen, indem auf den vertraulichen Datenspeicherbereich
zugegriffen wird. Die Anfrage-Antwort-Technik
mit gegenseitiger Authentifizierung ist auch in
EP 0 809 379 offenbart.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht dieser Probleme gemacht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zugriffseinrichtung,
ein Speichermedium, ein Authentifizierungs-Kommunikationssystem,
ein Authentifizierungs-Kommunikationsverfahren und ein Speichermedium,
das ein Authentifizierungs-Kommunikationsprogramm speichert, bereitzustellen,
die verhindern, dass Informationen für den Zugriff auf einen vertraulichen
Datenspeicherbereich aufgedeckt werden.
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Um
die vorher genannte Aufgabe zu erfüllen, ist die vorliegende Erfindung
ein Authentifizierungs-Kommunikationssystem, das sich im Wesentlichen
zusammensetzt aus (a) einem Speichermedium mit einem Bereich zum
Speichern von digitalen Informationen und (b) einer Zugriffseinrichtung
zum Auslesen/Schreiben von digitalen Informationen aus dem/in den
Bereich, wobei das Authentifizierungs-Kommunikationsprogramm Folgendes
umfasst: eine erste Authentifizierungsphase, in der die Zugriffseinrichtung
authentifiziert, ob das Speichermedium autorisiert ist gemäß eines
Anfrage-Antwort-Authentifizierungsprotokolls, indem gescrambelte
Zugriffsinformationen, die durch das Scrambeln von Zugriffsinformationen
generiert werden, welche den Bereich angeben, an das Speichermedium übertragen
werden; eine zweite Authentifizierungsphase, in der das Speichermedium
authentifiziert, ob die Zugriffsberechtigung autorisiert ist; und
eine Übertragungsphase,
in der, wenn das Speichermedium und die Zugriffseinrichtung sich
gegenseitig als autorisierte Einrichtungen authentifiziert haben,
das Speichermedium die Zugriffsinformationen aus den gescrambelten
Zugriffsinformationen extrahiert, und die Zugriffseinrichtung digitale
Informationen aus dem von den Zugriffsinformationen angegebenen
Bereich ausliest oder in diesen schreibt.
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Dadurch
werden, wenn die gegenseitige Authentifizierung durchgeführt ist,
Informationen für
den Zugriff auf einen vertraulichen Datenspeicherbereich gescrambelt
und übertragen.
Dementsprechend kann die Vertraulichkeit der Informationen für den Zugriff
auf einen vertraulichen Datenspeicherbereich verbessert werden.
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Wenn
die Informationen für
den Zugriff auf einen vertraulichen Datenspeicherbereich in unterschiedliche
Informationen geändert
und durch ein unlauteres Maskieren eines Eindringlings als berechtigter
Benutzer übertragen
werden, wird die gegenseitige Authentifizierung nicht erfolgreich
durchgeführt. Daher
kann der vertrauliche Datenspeicherbereich vor einem Zugriff bewahrt
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt die äußeren Erscheinungsformen
der Authentifizierungs-Kommunikationssysteme 30 und 31 als
spezifische Beispielstrukturen eines Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100. 1(a) zeigt die äußere Erscheinungsform
des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 30, das sich
im Wesentlichen aus einem Arbeitsplatzrechner und einer Speicherkarte 20 zusammensetzt,
und 1(b) zeigt die äußere Erscheinungsform
des Authentifizierungssystems 31, das sich im Wesentlichen aus
einer Arbeitsplatz-Stereo-Einrichtung, der Speicherkarte 20 und
einem Kopfhörer
zusammensetzt;
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2 ist ein Blockschaltbild,
das die Strukturen einer Lese/Schreib-Vorrichtung 10 und
der Speicherkarte 20 zeigt, die in dem Authentifizierungs-Kommunikationssystem 100 enthalten
ist;
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3 zeigt Datenstrukturen
von Zugangsinformationen, einem Zufallszahl-Startparameter und Zufallszahl-Zugangsinformationen;
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4 ist ein Ablaufdiagramm,
das einen Arbeitsablauf des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100 zeigt,
insbesondere davon ausgehend, dass in einer Speicherkarte gespeicherte
Informationen gelesen werden, wobei es in 5 fortgesetzt wird;
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5 ist die Fortsetzung des
Ablaufdiagramms in 4,
das den Arbeitsablauf des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100 zeigt;
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6 ist ein Ablaufdiagramm,
das einen anderen Arbeitsablauf des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100 zeigt,
insbesondere davon ausgehend, dass die Lese/Schreib-Vorrichtung 10 eine
Vorrichtung ist, um Informationen in eine Speicherkarte zu schreiben;
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7 ist ein Blockschaltbild
der Struktur eines Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100a als
einer weiteren Ausführungsform;
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8 ist ein Ablaufdiagramm,
das einen Arbeitsablauf zeigt, der für das Authentifizierungs-Kommunikationssystem 100a eindeutig
ist;
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9 ist ein Blockschaltbild
der Struktur eines Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100b als
einer weiteren Ausführungsform;
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10 ist ein Ablaufdiagramm,
das einen Arbeitsablauf zeigt, der für das Authentifizierungs-Kommunikationssystem 100b eindeutig
ist.
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BESTER AUSFÜHRUNGSMODUS
DER ERFINDUNG
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Ein
Authentifizierungs-Kommunikationssystem 100 wird im Folgenden
als eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung erläutert.
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1. Äußere Erscheinungsform und Nutzungsmuster des
Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100
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Die äußeren Erscheinungsformen
der Authentifizierungs-Kommunikationssysteme 30 und 31 als
spezielle Beispielstrukturen des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100 sind
in 1(a) und 1(b) dargestellt.
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Wie
in 1(a) gezeigt, setzt
sich das Authentifizierungs-Kommunikationssystem 30 im
Wesentlichen aus einem Arbeitplatzrechner und einer Speicherkarte 20 zusammen.
Zum Arbeitsplatzrechner gehören
eine Anzeigeeinheit, eine Tastatur, ein Lautsprecher, ein Mikroprozessor,
ein RAM (Random Access Memory/Direktzugriffspeicher), ein ROM (Read
Only Memory/Festwertspeicher) und eine Festplatteneinheit, und er
ist an ein Netzwerk, wie beispielsweise das Internet, über eine
Kommunikationsleitung angeschlossen. Die Speicherkarte 20 ist in
einen Speicherkarten-Steckplatz eingeschoben, damit sie in den Arbeitsplatzrechner
geladen werden kann.
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Wie
in 1(b) gezeigt, setzt
sich das Authentifizierungs-Kommunikationssystem 31 im
Wesentlichen aus einem Arbeitplatzrechner, einer Speicherkarte 20 und
einem Kopfhörer
zusammen. Die Speicherkarte 20 wird in einen Speicherkarten-Steckplatz
eingeschoben, um in die Arbeitsplatz-Stereo-Einrichtung geladen
zu werden. Die Arbeitsplatz-Stereo-Einrichtung
ist mit einer Vielzahl von Funktionstasten auf der Oberseite versehen
und an den Kopfhörer
an einer Seitenfläche
angeschlossen.
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Ein
Benutzer lädt
die Speicherkarte 20 in den Arbeitsplatzrechner, erhält eine
digitale urheberrechtlich geschützte
Arbeit, wie beispielsweise Musik von einem externen Web-Server über das
Internet, und schreibt die digitale urheberrechtlich geschützte Arbeit
in die Speicherkarte 20. Der Benutzer lädt dann die Speicherkarte 20,
auf welcher die digitale urheberrechtlich geschützte Arbeit gespeichert ist,
in den Arbeitsplatzrechner und kann dann die digitale urheberrechtlich
geschützte
Arbeit auf der Arbeitsplatz-Stereo-Einrichtung abspielen.
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Hier
wird die Authentifizierung gemäß einem Anfrage-Antwort-Authentifizierungsprotokoll
zwischen einem Arbeitsplatzrechner und der Speicherkarte 20 durchgeführt, und
zwischen der Arbeitsplatz-Stereo-Einrichtung und der Speicherkarte 20. Nur
wenn sich die Einrichtungen gegenseitig authentifizieren, wird die
digitale urheberrechtlich geschützte
Arbeit zwischen den Einrichtungen übertragen.
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2. Struktur des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100
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Wie
in 2 gezeigt, setzt
sich das Authentifizierungs-Kommunikationssystem 100 im
Wesentlichen aus einer Lese/Schreib-Vorrichtung 10 und
der Speicherkarte 20 zusammen. Hier entspricht die Lese/Schreib-Vorrichtung
dem Arbeitsplatzrechner bzw. der Arbeitsplatz-Stereo-Einrichtung,
die in 1(a) bzw. (b) dargestellt sind.
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2.1 Struktur der Lese/Schreib-Vorrichtung 10
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Die
Lese/Schreib-Vorrichtung 10 umfasst eine Zugriffsinformationen-Speichereinheit 101,
eine Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 102, eine
Kombinationseinheit 103, eine öffentliche Schlüsselspeichereinheit 104,
eine Verschlüsselungseinheit 105,
eine Zufallszahl-Startparameter-Aktualisierungseinheit 106,
eine Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107, eine
Einheit zur temporären
Schlüsselgenerierung 108,
eine Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 109,
eine Datenspeichereinheit 110 und eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 111.
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Die
Lese/Schreib-Vorrichtung 10 ist mit einem Mikroprozessor,
einem RAM, einem ROM und Ähnlichem
ausgestattet. Computerprogramme sind in dem ROM oder Ähnlichem
gespeichert, und der Mikroprozessor arbeitet in Übereinstimmung mit den Computerprogrammen.
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(1) Eingabe/Ausgabe-Einheit 111
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Die
Eingabe/Ausgabe-Einheit 111 nimmt einen Benutzer-Arbeitsvorgang
an und generiert Zugriffsinformationen für den Zugriff auf Musik-Informationen,
die in einer Datenspeichereinheit 209 der Speicherkarte 20 gespeichert
sind. Wie in 3 gezeigt,
sind die Zugriffsinformationen 32 Bits lang und setzen
sich aus Adressinformationen, welche eine Adresse eines Bereichs
in der Datenspeichereinheit 209 in der Speicherkarte 20 angeben,
und Größeninformationen
zusammen, welche die Größe des Bereichs
angeben. Die Adressinformationen sind 24 Bits lang, und die Größeninformationen
sind 8 Bits lang.
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Die
Eingabe/Ausgabe-Einheit 111 liest auch Musikinformationen
CT aus dem Datenspeicher 110 aus, wandelt die Musikinformationen
CT in ein Audiosignal um und gibt das Audiosignal aus.
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Außerdem nimmt
die Eingabe/Ausgabe-Einheit 111 einen Benutzer-Arbeitsvorgang
an, empfängt
Musikinformationen CT von außen
und schreibt die Musikinformationen CT in die Datenspeichereinheit 110.
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(2) Zugriffsinformationen-Speichereinheit 101
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Die
Zugriffsinformationen-Speichereinheit 101 ist mit einem
Halbleiterspeicher ausgestattet und umfasst einen Bereich zum Speichern
der Zugriffsinformationen.
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(3) Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 102
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Die
Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 102 ist mit
einem Halbleiterspeicher ausgestattet und speichert einen in 3 gezeigten 64-Bit-Zufallszahl-Startparameter
vor. Die Startparameter-Zufallszahl wird beim Herstellen der Einrichtung
registriert.
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Die
Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 102 gestattet
keinen direkten Zugriff von außen. Mit
anderen Worten, die Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit ist
vor Zugriff von außen
geschützt.
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(4) Kombinationseinheit 103
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Die
Kombinationseinheit 103 liest die Zugriffsinformationen
aus der Zugriffsinformationen-Speichereinheit 101 und den
Zufallszahl-Startparameter aus der Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 102 aus.
Danach, wie in 3 gezeigt,
kombiniert die Kombinationseinheit 103 die Zugriffsinformationen
und die niedrigeren 32 Bits des Zufallszahl-Startparameters, um
die 64-Bit-Zufallszahl-Zugriffsinformationen zu generieren. Die
Kombinationseinheit 103 gibt dann die Zufallszahl-Zugriffsinformationen an
die Verschlüsselungseinheit 105 aus.
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(5) Öffentliche Schlüsselspeichereinheit 104
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Die öffentliche
Schlüsselspeichereinheit 104 ist
mit einem Halbleiterspeicher ausgestattet und enthält einen
Bereich zum Speichern eines öffentlichen 56-Bit-Schlüssels UK.
Die Lese/Schreib-Vorrichtung 10 erhält im Verborgenen einen öffentlichen
Schlüssel
UK, welcher in einer öffentlichen
Schlüsselspeichereinheit 201 gespeichert
ist, von der Speicherkarte 20, und die öffentliche Schlüsselspeichereinheit 104 speichert
den öffentlichen
Schlüssel
UK.
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Die öffentliche
Schlüsselspeichereinheit 104 erlaubt
keinen direkten Zugriff von außerhalb.
Mit anderen Worten, die öffentliche
Schlüsselspeichereinheit 104 wird
vor Zugriff von außerhalb
geschützt.
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(6) Verschlüsselungseinheit 105
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Die
Verschlüsselungseinheit 105 liest
den öffentlichen
Schlüssel
UK aus der öffentlichen
Schlüsselspeichereinheit 104 aus
und empfängt
die Zufallszahl-Zugriffsinformationen von der Kombinationseinheit 103.
Danach verschlüsselt
die Verschlüsselungseinheit 105 die
Zufallszahl-Zugriffsinformationen gemäß einem Verschlüsselungsalgorithmus
E1 unter Verwendung des öffentlichen
Schlüssels
UK, um verschlüsselte
Zugriffsinformationen R1 zu generieren. Hier verwendet die Verschlüsselungseinheit 105 die
DES-Norm (Data Encryption Standard) für den Verschlüsselungsalgorithmus
E1.
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Die
Verschlüsselungseinheit 105 gibt
die verschlüsselten
Zugriffsinformationen R1 an die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107,
die Zufallszahl-Startparameter-Aktualisierungseinheit 106 und die
Einheit zur temporären
Schlüsselgenerierung 108 aus.
Die Verschlüsselungseinheit 105 gibt
auch die verschlüsselten
Zugriffsinformationen R1 an eine Entschlüsselungseinheit 205,
eine Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207 und
eine Einheit zur temporären
Schlüsselgenerierung 208 in
der Speicherkarte 20 aus.
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Die
verschlüsselten
Zugriffsinformationen R1, die auf diese Weise generiert werden,
sind gescrambelte Informationen, die durch Scrambeln der Zugriffsinformationen
erhalten werden.
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(7) Zufallszahl-Startparameter-Aktualisierungseinheit 106
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Die
Zufallszahl-Startparameter-Aktualisierungseinheit 106 empfängt die
verschlüsselten
Zugriffsinformationen R1 von der Verschlüsselungseinheit 105 und
schreibt die verschlüsselten
Zugriffsinformationen R1 über
den Zufallszahl-Startparameter, der in der Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 102 gespeichert
ist, als einen neuen Zufallszahl-Startparameter.
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(8) Einheit zur gegenseitigen
Authentifizierung 107
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Die
Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107 empfängt die
verschlüsselten
Zugriffsinformationen R1, liest den öffentlichen Schlüssel UK
aus der öffentlichen
Schlüsselspeichereinheit 104 aus und
berechnet einen Antwortwert V2' durch
Auswerten von Ausdruck 1 unter Verwendung der verschlüsselten
Zugriffsinformationen R1 und des öffentlichen Schlüssels UK. (Ausdruck 1) V2' = F1 (R1, UK) = SHA (R1 + UK)
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Hier
ist die Funktion F1 (a, b) beispielsweise eine Funktion, die a und
b kombiniert und das Ergebnis der Kombination einem SHA (Secure
Hash Algorithm/Sicherer Hash-Algorithmus) unterzieht. Des Weiteren
ist "+" ein Operator, der
die Kombination angibt.
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Die
Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107 empfängt einen
Antwortwert V2 von der Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207.
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Die
Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107 beurteilt
dann, ob die Antwortwerte V2 und V2' übereinstimmen.
Wenn sie nicht übereinstimmen, beurteilt
die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107 die
Speicherkarte 20 als eine nicht autorisierte Einrichtung
und hindert die anderen Strukturelemente daran, die nachfolgenden
Arbeitsabläufe auszuführen. Wenn
sie andererseits übereinstimmen,
authentifiziert die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107 die
Speicherkarte 20 als eine autorisierte Einrichtung und
gestattet es den anderen Strukturelementen, die nachfolgenden Arbeitsabläufe auszuführen.
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Des
Weiteren empfängt
die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107 eine
Zufallszahl R2 von einer Zufallszahl-Generierungseinheit 204,
berechnet einen Antwortwert V1 durch Auswerten der Ausdrucks 2 unter
Verwendung der Zufallszahl R2 und des öffentlichen Schlüssels UK
und gibt den Antwortwert V1 an die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207 aus. (Ausdruck 2) V1 = F2 (R2, UK) = SHA (R2 + UK)
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(9) Einheit zur temporären Schlüsselgenerierung 108
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Die
Einheit zur temporären
Schlüsselgenerierung 108 empfängt, wenn
die Speicherkarte 20 als eine autorisierte Einrichtung
authentifiziert wurde und den Arbeitsablauf ausführen darf, die verschlüsselten Zugriffsinformationen
R1 und die Zufallszahl R2 und generiert einen temporären Schlüssel VK
durch Auswerten des Ausdrucks 3 unter Verwendung der verschlüsselten
Zugriffsinformationen R1 und der Zufallszahl R2. (Ausdruck
3) VK = F3 (R1, R2) = SHA (R1 + R2)
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Die
Einheit zur temporären
Schlüsselgenerierung 108 gibt
dann den temporären
Schlüssel
VK an die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 109 aus.
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(10) Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 109
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Die
Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 109 empfängt den
temporären
Schlüssel
VK von der Einheit zur temporären
Schlüsselgenerierung 108.
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Die
Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 109 empfängt verschlüsselte Musikinformationen
EncCT von einer Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 210,
entschlüsselt
die verschlüsselten
Musikinformationen EncCT gemäß einem
Entschlüsselungsalgorithmus
D3 unter Verwendung des temporären
Schlüssels
VK, um Musikinformationen CT zu erhalten, und schreibt die Musikinformationen
CT in die Datenspeichereinheit 110.
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Hier
verwendet die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 109 die
DES-Norm für den Entschlüsselungsalgorithmus
D3.
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Die
Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 109 liest
des Weiteren Musikinformationen CT aus der Datenspeichereinheit 110 aus,
verschlüsselt
die Musikinformationen CT gemäß einem Verschlüsselungsalgorithmus
E2 unter Verwendung des temporären
Schlüssels
VK, um verschlüsselte Musikinformationen
EncCT zu generieren, und gibt die verschlüsselten Musikinformationen
EncCT an die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 210 aus.
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Hier
verwendet die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 109 die
DES-Norm für den Verschlüsselungsalgorithmus
E2.
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(11) Datenspeichereinheit 110
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Die
Datenspeichereinheit 110 ist mit einem Halbleiterspeicher
ausgestattet und umfasst einen Bereich zum Speichern von Musikinformationen
CT.
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2.2 Speicherkarte 20
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Die
Speicherkarte 20 enthält
die öffentliche Schlüsselspeichereinheit 201,
eine Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 202, eine
Zufallszahl-Startparameter-Aktualisierungseinheit 203,
die Zufallszahl-Generierungseinheit 204, die Entschlüsselungseinheit 205,
eine Trenneinheit 206, die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207,
die Einheit zur temporären
Schlüsselgenerierung 208,
eine Datenspeichereinheit 209 und die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungseinheit 210.
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(1) Öffentliche Schlüsselspeichereinheit 201
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Die öffentliche
Schlüsselspeichereinheit 201 ist
mit einem Halbleiterspeicher ausgestattet und speichert einen öffentlichen
56-Bit-Schlüssel
UK. Der öffentliche
Schlüssel
UK wird registriert, wenn die Speicherkarte hergestellt wird.
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Die öffentliche
Schlüsselspeichereinheit 201 gestattet
keinen direkten Zugriff von außen.
Daher ist die öffentliche
Schlüsselspeichereinheit 201 vor
Zugriffen von außen
geschützt.
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(2) Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 202
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Die
Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 202 ist mit
einem Halbleiterspeicher ausgestattet und speichert einen 64-Bit-Zufallszahl-Startparameter
vor. Der Zufallszahl-Startparameter wird registriert, wenn die Speicherkarte 20 hergestellt
wird.
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Die
Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 202 gestattet
keinen direkten Zugriff von außen. Mit
anderen Worten, die Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit ist
vor Zugriffen von außen
geschützt.
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(3) Zufallszahl-Generierungseinheit 204
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Die
Zufallszahl-Generierungseinheit 204 liest den Zufallszahl-Startparameter
aus der Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 202 aus,
generiert eine 64-Bit-Zufallszahl R2 unter Verwendung des Zufallszahl-Startparameters,
gibt die Zufallszahl R2 an die Zufallszahl-Startparameter-Aktualisierungseinheit 203,
die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207 und
die Einheit zur temporären Schlüsselgenerierung 208 aus.
Die Zufallszahl-Generierungseinheit 204 gibt des Weiteren
die Zufallszahl R2 an die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107 und
die Einheit zur temporären
Schlüsselgenerierung 108 in
der Lese/Schreib-Vorrichtung 10 aus.
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(4) Zufallszahl-Startparameter-Aktualisierungseinheit 203
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Die
Zufallszahl-Startparameter-Aktualisierungseinheit 203 empfängt die
Zufallszahl R2 von der Zufallszahl-Generierungseinheit 204 und
schreibt die Zufallszahl R2 über
den Zufallszahl-Startparameter, welcher in der Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 202 gespeichert
ist, als den neuen Zufallszahl-Startparameter.
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(5) Entschlüsselungseinheit 205
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Die
Entschlüsselungseinheit 205 liest
den öffentlichen
Schlüssel
UK aus der öffentlichen
Schlüsselspeichereinheit 201 aus
und empfängt
die verschlüsselten
Zugriffsinformationen R1 von der Verschlüsselungseinheit 105.
Danach entschlüsselt
die Entschlüsselungseinheit 205 die
verschlüsselten
Zugrffsinformationen R1 gemäß einem
Entschlüsselungsalgorithmus
D1 unter Verwendung des öffentlichen
Schlüssels
UK, um die Zufallszahl-Zugriffsinformationen zu erhalten, und gibt
die Zufallszahl-Zugriffsinformationen an die Trenneinheit 206 aus.
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Hier
verwendet die Entschlüsselungs-Einheit 205 die
DES-Norm für
den Entschlüsselungsalgorithmus
D1. Der Entschlüsselungsalgorithmus
D1 entschlüsselt
ein Kryptogramm, das von dem Verschlüsselungsalgorithmus E1 generiert
wird.
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(6) Trenneinheit 206
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Die
Trenneinheit 206 empfängt
die Zufallszahl-Zugriffsinformationen von der Entschlüsselungseinheit 205,
trennt die höheren
32 Datenbits von den Zufallszahl-Zugriffsinformationen
als den Zugriffsinformationen und gibt die Zugriffsinformationen
an die Datenspeichereinheit 209 aus.
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(7) Einheit zur gegenseitigen
Authentifizierung 207
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Die
Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207 liest den öffentlichen
Schlüssel
UK aus der öffentlichen
Schlüsselspeichereinheit 201 aus,
empfängt
die verschlüsselten
Zugriffsinformationen R1, berechnet einen Antwortwert V2 durch Auswerten von
Ausdruck 4 unter Verwendung der verschlüsselten Zugriffsinformationen
R1 und des öffentlichen Schlüssels UK,
und gibt den Antwortwert V2 an die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107 in der
Lese/Schreib-Vorrichtung aus. (Ausdruck 4) V2
= F1 (R1, UK) = SHA (R1 + UK)
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Hier
ist diese Funktion F1 gleich der Funktion F1 in Ausdruck 1.
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Des
Weiteren empfängt
die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207 die
Zufallszahl R2 von der Zufallszahl-Generierungseinheit 204 und
berechnet den Antwortwert V1' durch
Auswerten von Ausdruck 5 unter Verwendung der Zufallszahl R2 und des öffentlichen
Schlüssels
UK. (Ausdruck 5) V1' = F2 (R2, UK) = SHA (R2 + UK)
-
Hier
ist diese Funktion F2 gleich der Funktion F2 in Ausdruck 2.
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Als
nächstes
empfängt
die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207 den
Antwortwert V1 von der Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107 und
beurteilt, ob die Antwortwerte V1 und V1' übereinstimmen.
Wenn sie nicht übereinstimmen, beurteilt
die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207 die
Lese/Schreib-Vorrichtung 10 als eine nicht autorisierte
Einrichtung und hindert die anderen Strukturelemente daran, die
nachfolgenden Arbeitsabläufe
auszuführen.
Wenn sie übereinstimmen,
authentifiziert die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung
die Lese/Schreib-Vorrichtung 10 als eine autorisierte Einrichtung
und gestattet es den Strukturelementen, die nachfolgenden Arbeitsabläufe auszuführen.
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(8) Einheit zur temporären Schlüsselgenerierung 208
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Die
Einheit zur temporären
Schlüsselgenerierung 208 empfängt, wenn
die Lese/Schreibvorrichtung 10 als eine autorisierte Einrichtung
authentifiziert wurde und den Arbeitsablauf ausführen darf, die verschlüsselten
Zugriffsinformationen R1 und die Zufallszahl R2, und generiert einen
temporären
Schlüssel
VK durch Auswerten des Ausdrucks 6 unter Verwendung der verschlüsselten
Zugriffsinformationen R1 und der Zufallszahl R2. (Ausdruck
6) VK = F3 (R1, R2) = SHA (R1 + R2)
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Hier
ist diese Funktion F3 gleich der Funktion F3 in Ausdruck 3.
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Die
Einheit zur temporären
Schlüsselgenerierung 208 gibt
dann den temporären
Schlüssel
VK an die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 210 aus.
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(9) Datenspeichereinheit 209
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Die
Datenspeichereinheit 209 ist mit einem Halbleiterspeicher
ausgestattet und enthält
einen Bereich zum Speichern von Musikinformationen CT.
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(10) Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 210
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Die
Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 210 empfängt den
temporären
Schlüssel
VK von der Einheit zur temporären
Schlüsselgenerierung 208.
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Die
Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 210 empfängt die
verschlüsselten
Musikinformationen EncCT von der Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 109,
entschlüsselt die
verschlüsselten
Musikinformationen EncCT gemäß einem
Entschlüsselungsalgorithmus
D2 unter Verwendung des temporären
Schlüssels
VK, um die Musikinformationen CT zu erhalten, und schreibt die Musikinformationen
CT in den Bereich in der Datenspeichereinheit 209, der
durch die Zugriffsinformationen angegeben wird.
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Hier
verwendet die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 210 die
DES-Norm für den Entschlüsselungsalgorithmus
D2. Der Entschlüsselungsalgorithmus
D2 entschlüsselt
ein Kryptogramm, das von dem Verschlüsselungsalgorithmus E2 generiert
wird.
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Die
Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 210 liest
des Weiteren Musikinformationen CT aus dem Bereich in der Datenspeichereinheit 209 aus,
der durch die Zugriffsinformationen angegeben wird, verschlüsselt die
Musikinformationen CT gemäß einem
Verschlüsselungsalgorithmus
E3, um die verschlüsselte
Musikinformationen EncCT zu generieren, und gibt die verschlüsselten
Musikinformationen EncCT an die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 109 aus.
-
Hier
verwendet die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 210 die
DES-Norm für den Verschlüsselungsalgorithmus
E3. Der Entschlüsselungsalgorithmus
D3 entschlüsselt
ein Kryptogramm, das von dem Verschlüsselungsalgorithmus E3 generiert
wird.
-
3. Funktion des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100
-
(1) Lesevorgang
-
Eine
Funktion der Lese/Schreib-Vorrichtung 10 und der Speicherkarte 20,
die in dem Authentifizierungssystem 100 enthalten sind,
ist unter Bezugnahme auf die 4 und 5 erläutert.
-
Hier
wird angenommen, dass die Lese/Schreib-Vorrichtung 10,
wie die in 1(b) dargestellte
Arbeitsplatz-Stereo-Einrichtung, eine Vorrichtung zum Auslesen von
Informationen ist, die in einer Speicherkarte gespeichert sind.
-
Die
Kombinationseinheit 103 liest einen Zufallszahl-Startparameter
aus der Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 102 aus,
liest Zugriffsinformationen aus der Zugriffsinformationen-Speichereinheit 101 aus
und kombiniert den Zufallszahl-Startparameter
und die Zugriffsinformationen, um Zufallszahl-Zugriffsinformationen
zu erhalten (Schritt S101). Die Verschlüsselungseinheit liest einen öffentlichen Schlüssel aus
der öffentlichen
Schlüsselspeichereinheit 104 aus
und verschlüsselt
die Zufallszahl-Zugriffsinformationen unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels, um
verschlüsselte
Zugriffsinformationen R1 zu generieren (Schritt S102). Die Einheit
zur gegenseitigen Authentifizierung 107 berechnet V2' = F1(R1) (Schritt
S103). Die Zufallszahl-Aktualisierungseinheit 106 schreibt
die Zufallszahl-Zugriffsinformationen über den in der Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 102 gespeicherten
Zufallszahl-Startparameter als einen neuen Zufallszahl-Startparameter
(Schritt S104).
-
Die
Verschlüsselungseinheit 105 gibt
die verschlüsselten
Zugriffsinformationen R1 an die Speicherkarte 20 aus, und
die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207 in
der Speicherkarte 20 empfängt die Zugriffsinformationen
R1 (Schritt S105).
-
Die
Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207 berechnet
V2 = F1(R1) (Schritt S106) und gibt den Antwortwert V2 an die Einheit
zur gegenseitigen Authentifizierung 107 in der Lese/Schreib-Vorrichtung 10 aus
(Schritt S107).
-
Die
Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107 beurteilt,
ob die Antwortwerte V2 und V2' übereinstimmen.
Wenn sie nicht übereinstimmen (Schritt
S108), beurteilt die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107 die
Speicherkarte 20 als eine nicht autorisierte Einrichtung
und annulliert die nachfolgenden Arbeitsabläufe.
-
Wenn
sie übereinstimmen
(Schritt S108), authentifiziert die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107 die
Speicherkarte 20 als eine autorisierte Einrichtung. Danach
liest die Zufallszahl-Generierungseinheit 204 in der Speicherkarte 20 einen
Zufallszahl-Startparameter aus der Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 202 aus
und generiert eine Zufallszahl R2 unter Verwendung des Zufallszahl-Startparameters (Schritt
S109). Die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207 berechnet
V1' =(F2(R2) (Schritt
S110). Die Zufallszahl-Startparameter-Aktualisierungseinheit 203 schreibt
die Zufallszahl R2 über
den in der Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 202 gespeicherten
Zufallszahl-Startparameter als einen neuen Zufallszahl-Startparameter
(Schritt S111). Danach gibt die Zufallszahl-Generierungseinheit 204 die
Zufallszahl R2 an die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107 in
der Lese/Schreib-Vorrichtung 10 aus, und die Einheit zur
gegenseitigen Authentifizierung 107 empfängt die
Zufallszahl R2 (Schritt 112). Die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107 generiert
V1 = F2(R2) (Schritt 114) und gibt den Antwortwert V1 an die
Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207 der Speicherkarte 20 aus,
und die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207 empfängt den
Antwortwert V1 (Schritt S114).
-
Als
nächstes
beurteilt die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207,
ob die Antwortwerte V1 und V1' übereinstimmen,
Wenn sie nicht übereinstimmen
(Schritt S115), beurteilt die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207 die
Lese/Schreib-Vorrichtung 10 als eine nicht autorisierte Einrichtung
und annulliert die nachfolgenden Arbeitsabläufe.
-
Wenn
sie übereinstimmen
(Schritt S115), authentifiziert die Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207 die
Lese/Schreib-Vorrichtung 10 als eine autorisierte Einrichtung.
Danach generiert die Einheit zur temporären Schlüsselgenerierung 108 in
der Lese/Schreib-Vorrichtung 10 einen temporären Schlüssel VK
unter Verwendung der verschlüsselten
Zugriffsinformationen und der Zufallszahl R2 (Schritt S121). Die
Entschlüsselungseinheit 205 in
der Speicherkarte 20 liest einen öffentlichen Schlüssel UK
aus der öffentlichen
Schlüsselspeichereinheit 201 aus
und entschlüsselt
die verschlüsselten
Zugriffsinformationen R1 unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels UK,
um die Zufallszahl-Zugriffsinformationen zu erhalten (Schritt S122).
Die Trenneinheit 206 trennt die Zugriffsinformationen von
den Zufallszahl-Zugriftsinformationen (Schritt S123). Die Einheit
zur temporären
Schlüsselgenerierung 208 generiert
einen temporären
Schlüssel
VK unter Verwendung der verschlüsselten
Zugriftsinformationen R1 und der Zufallszahl R2 (Schritt S124).
Die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 210 liest
Musikinformationen CT aus dem Bereich in der Datenspeichereinheit 209 aus,
der durch die Zugriftsinformationen angegeben wird (Schritt S125).
Die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 210 verschlüsselt die
Musikinformationen CT unter Verwendung des temporären Schlüssels VK,
um verschlüsselte
Musikinformationen EncCT zu generieren (Schritt S126), und gibt
die generierten verschlüsselten
Musikinformationen EncCT an die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungseinheit 109 in
der Lese/Schreib-Vorrichtung 10 aus (Schritt S127).
-
Die
Verschlüsselungs-/Entschlüsselungseinheit 108 entschlüsselt die
verschlüsselten
Musikinformationen EncCT unter Verwendung des temporären Schlüssels VK,
um Musikinformationen CT zu erhalten, und schreibt sie in die Datenspeichereinheit 110 (Schritt
S128). Die Eingabe/Ausgabe-Einheit 111 liest die Musikinformationen
CT, wandelt die gelesenen Musikinformationen CT in ein Audiosignal
um, und gibt es aus (Schritt S129).
-
(2) Schreibvorgang
-
Eine
weitere Funktion der Lese/Schreib-Vorrichtung 10 und der
Speicherkarte 20, die in dem Authentifizierungssystem 100 enthalten
sind, ist unter Bezugnahme auf 6 erläutert.
-
Hier
wird die Erläuterung
basierend auf der Voraussetzung gegeben, dass die Lese/Schreib-Vorrichtung 10,
wie der in 1(a) dargestellte
Arbeitsplatzrechner, eine Vorrichtung zum Schreiben von Informationen
in eine Speicherkarte ist. Da der Lesevorgang und der Schreibvorgang ähnlich sind,
werden nur die Unterschiede erläutert.
-
Ein
Ablaufdiagramm, das erhalten wird, wenn die Schritte S125 bis S120
in dem in 4 und 5 dargestellten Ablaufdiagramm
durch die in 6 gezeigten
Schritte ersetzt werden, veranschaulicht den Schreibvorgang des
Authentifizierungs-Kommunikationssystems.
-
Die
Verschlüsselungs-/Entschlüsselungseinheit 109 liest
Musikinformationen CT aus der Datenspeichereinheit 110 aus
(Schritt S131), verschlüsselt die
Musikinformationen CT unter Verwendung des temporären Schlüssels VK,
um verschlüsselte
Musikinformationen CT zu generieren (Schritt S132), und gibt die
verschlüsselten
Musikinformationen an die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungseinheit 210 in der
Speicherkarte 20 aus, und die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungseinheit 210 empfängt die verschlüsselten
Musikinformationen CT (Schritt S133).
-
Die
Verschlüsselungs-/Entschlüsselungseinheit 210 entschlüsselt verschlüsselte Musikinformationen
EncCT unter Verwendung des temporären Schlüssels VK, um die Musikinformationen
CT zu erhalten (Schritt S134), und schreibt die erhaltenen Musikinformationen
CT in den Bereich in der Datenspeichereinheit 209, der
durch die Zugriffsinformationen angegeben wird (Schritt S135).
-
4. Zusammenfassung
-
Wenn,
wie vorher beschrieben, eine gegenseitige Authentifizierung durchgeführt wird,
werden Informationen für
den Zugriff auf einen vertraulichen Datenspeicherbereich, in dem
vertrauliche Daten gespeichert sind, gescrambelt und übertragen,
so dass die Vertraulichkeit der Informationen für den Zugriff auf einen vertraulichen
Speicherbereich verbessert werden kann.
-
Wenn
die Informationen für
den Zugriff auf einen vertraulichen Datenspeicherbereich in unterschiedliche
Informationen geändert
und durch unlauteres Maskieren eines Eindringlings als berechtigter Benutzer übertragen
werden, wird die gegenseitige Authentifizierung nicht erfolgreich
durchgeführt.
-
Dementsprechend
kann dieses System verhindern, dass auf den vertraulichen Datenspeicherbereich
zugegriffen wird.
-
Wenn
eine Zufallszahl aktualisiert wird, werden Zugriffsinformationen
für den
Zugriff auf einen vertraulichen Datenspeicherbereich nicht verwendet. Daher
kann die Periodizität
der Zufallszahl verbessert werden.
-
5. Authentifizierungs-Kommunikationssystem 100a
-
Ein
Authentifizierungs-Kommunikationssystem 100a wird im Folgenden
als eine Modifizierung des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100 erläutert.
-
5.1 Struktur des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100a
-
Das
Authentifizierungs-Kommunikationssystem 100a setzt sich,
wie in 7 gezeigt, im
Wesentlichen aus einer Lese/Schreib-Vorrichtung 10a und der
Speicherkarte 20 zusammen.
-
Die
Speicherkarte 20 ist die Gleiche wie die in 2 dargestellte Speicherkarte 20.
Deshalb wird die Erläuterung
der Speicherkarte 20 hier weggelassen.
-
Die
Lese/Schreib-Vorrichtung 10a umfasst eine Zugriffsinformationen-Speichereinheit 101,
eine Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 102, eine
Kombinationseinheit 103, eine öffentliche Schlüsselspeichereinheit 104,
eine Verschlüsselungseinheit 105,
eine Zufallszahl-Startparameter-Aktualisierungseinheit 106,
eine Einheit zur gegenseiti gen Authentifizierung 107, eine
Einheit zur temporären
Schlüsselgenerierung 108,
eine Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 109,
eine Datenspeichereinheit 110, eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 111 und
eine Zufallszahl-Generierungseinheit 112.
-
Die
folgende Erläuterung
konzentriert sich auf die Unterschiede zur Lese/Schreib-Vorrichtung 10.
Die anderen Punkte sind mit denen der Lese/Schreib-Vorrichtung 10 identisch.
Daher wird ihre Erläuterung
hier weggelassen.
-
(1) Zufallszahl-Generierungseinheit 112
-
Die
Zufallszahl-Generierungseinheit 112 liest einen Zufallszahl-Startparameter
aus der Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 102 aus,
generiert eine 64-Bit-Zufallszahl unter Verwendung des Zufallszahl-Startparameters
und gibt die Zufallszahl an die Kombinationseinheit 103 und
die Zufallszahl-Startparameter-Aktualisierungseinheit 106 aus.
-
(2) Zufallszahl-Startparameter-Aktualisierungseinheit 106
-
Die
Zufallszahl-Startparameter-Aktualisierungseinheit 106 empfängt die
Zufallszahl von der Zufallszahl-Generierungseinheit 112 und
schreibt die Zufallszahl über
den Zufallszahl-Startparameter, der in der Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 102 gespeichert
ist, als einen neuen Zufallszahl-Startparameter.
-
(3) Kombinationseinheit 103
-
Die
Kombinationseinheit 103 empfängt die Zufallszahl von der
Zufallszahl-Generierungseinheit 112, liest die Zugriffsinformationen
aus der Zugriffsinformationen-Speichereinheit 101 aus
und kombiniert die Zufallszahl und die Zugriffsinformationen, um
Zufallszahl-Zugriffsinformationen zu generieren.
-
5.2 Funktion des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100a
-
Ein
Arbeitsablauf des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100a wird
unter Bezugnahme auf 8 erläutert.
-
Die
Zufallszahl-Generierungseinheit 112 liest einen Zufallszahl-Startparameter
aus der Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 102 aus
(Schritt S201) und generiert eine 64-Bit-Zufallszahl unter Verwendung
des Zufallszahl-Startparameters (Schritt S202). Die Zufallszahl-Startparameter-Aktualisierungseinheit 106 empfängt die
Zufallszahl von der Zufallszahl-Generierungseinheit 112 und
schreibt die Zufallszahl über
den Zufallszahl-Startparameter,
der in der Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 102 gespeichert
ist, als einen neuen Zufallszahl-Startparameter (Schritt S203).
Danach empfängt
die Kombinationseinheit 103 die Zufallszahl von der Zufallszahl-Generierungseinheit 112,
liest die Zugriffsinformationen aus der Zugriffsinformationen-Speichereinheit 101 aus
und kombiniert die Zufallszahl und die Zugriffsinformationen, um
Zufallszahl-Zugriffsinformationen zu generieren (Schritt S204).
-
Darauf
folgt Schritt S102 in 4.
Die nachfolgenden Schritte sind die gleichen wie diejenigen des
Authentifizierungssystems 100. Daher wird ihre Erläuterung
hier weggelassen.
-
5.3 Zusammenfassung
-
Wenn,
wie vorher beschrieben, die Zufallszahl aktualisiert wird, werden
Zugriffsinformationen für
den Zugriff auf einen vertraulichen Datenspeicherbereich nicht verwendet.
Daher kann die Periodizität der
Zufallszahl verbessert werden.
-
6. Authentifizierungs-Kommunikationssystem 100b
-
Ein
Authentifizierungs-Kommunikationssystem 100b wird im Folgenden
als eine Modifizierung des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100a erläutert.
-
6.1 Struktur des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100b
-
Das
Authentifizierungs-Kommunikationssystem 100b setzt sich,
wie in 9 gezeigt, im
Wesentlichen aus einer Lese/Schreib-Vorrichtung 10b und einer
Speicherkarte 20b zusammen.
-
(1) Struktur der Lese/Schreib-Vorrichtung 10b
-
Die
Lese/Schreib-Vorrichtung 10b umfasst eine Zugriffsinformationen-Speichereinheit 101,
eine Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 102, eine
Kombinationseinheit 103, eine öffentliche Schlüsselspeichereinheit 104,
eine Verschlüsselungseinheit 105,
eine Zufallszahl-Startparameter-Aktualisierungseinheit 106,
eine Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 107, eine
Einheit zur temporären
Schlüsselgenerierung 108,
eine Datenspeichereinheit 110, eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 111,
eine Zufallszahl-Generierungseinheit 112, eine Einheit
zur Inhaltsschlüsselgenerierung 113,
eine Verschlüsselungseinheit 114,
eine Einheit zum Speichern zusätzlicher
Inhaltsinformationen 115, eine Verschlüsselungs-/Entschlüsselungseinheit 116 und eine
Verschlüsselungseinheit 117.
-
Die
folgende Erläuterung
konzentriert sich auf die Unterschiede zur Lese/Schreib-Vorrichtung 10a.
Die anderen Punkte sind mit denen der Lese/Schreib-Vorrichtung 10a identisch.
Daher wird deren Erläuterung
hier weggelassen.
-
(a) Eingabe/Ausgabe-Einheit 111
-
Die
Eingabe/Ausgabe-Einheit 111 nimmt die Eingabe von zusätzlichen
Inhaltsinformationen durch eine Benutzerfunktion an und schreibt
die zusätzlichen
Inhaltsinformationen in die Einheit zum Speichern zusätzlicher
Inhaltsinformationen 115.
-
Hier
zeigen die zusätzlichen
Inhaltsinformationen beispielsweise die Anzahl, wie oft ein Inhalt
kopiert worden ist und die Dauer, über die der Inhalt verwendet
wurde. Die zusätzlichen
Inhaltsinformationen sind 8 Bits lang.
-
Die
Eingabe/Ausgabe-Einheit 111 erhält die Inhaltsdaten CD entsprechend
einer Benutzerfunktion und schreibt die Inhaltsdaten CD in die Datenspeichereinheit 110.
-
Hier
sind die Inhaltsdaten CD beispielsweise Musik-Inhaltsinformationen.
-
(b) Zufallszahl-Generierungseinheit 112
-
Die
Zufallszahl-Generierungseinheit 112 gibt die Zufallszahl
R3 an die Einheit zur Inhaltsschlüsselgenerierung 113 aus.
-
(c) Einheit zur Inhaltsschlüsselgenerierung 113
-
Die
Einheit zur Inhaltsschlüsselgenerierung 113 liest
die zusätzlichen
Inhaltsinformationen aus der Einheit zum Speichern zusätzlicher
Inhaltsinformationen 115 aus, empfängt die Zufallszahl R3 von der
Zufallszahl-Generierungseinheit 112 und generiert einen
Inhaltsschlüssel
CK durch Auswerten des Ausdrucks 7 unter Verwendung der Zufallszahl
R3 und der zusätzlichen
Inhaltsinformationen. Hier ist der Inhaltsschlüssel CK 64 Bits lang. (Ausdruck 7) CK = F4(R3, zusätzliche Inhaltsinformationen)
= zusätzliche
Inhaltsinformationen (8 Bits lang) + die niedrigeren 56 Bits von
R3
-
Hier
ist "+" ein Operator, der
eine Kombination von Daten und Daten angibt.
-
Danach
gibt die Inhaltsschlüssel-Generierungseinheit 113 den
Inhaltsschlüssel
CK an die Verschlüsselungseinheit 114 und
die Verschlüsselungseinheit 117 aus.
-
(d) Verschlüsselungseinheit 114
-
Die
Verschlüsselungseinheit 114 empfängt den
Inhaltsschlüssel
CK von der Inhaltsschlüssel-Generierungseinheit 113,
liest den öffentlichen Schlüssel UK
aus der öffentlichen
Schlüsselspeichereinheit 104 aus,
verschlüsselt
den Inhaltsschlüssel CK
gemäß einem
Verschlüsselungs-Algorithmus
E4 unter Verwendung des öffentlichen
Schlüssels
UK, um den verschlüsselten
Inhaltsschlüssel
EncCK zu generieren, und gibt den verschlüsselten Inhaltsschlüssel EncCK
an die Entschlüsselungseinheit 116 aus.
-
Hier
verwendet die Verschlüsselungseinheit 114 die
DES-Norm für
den Verschlüsselungsalgorithmus
E4.
-
(e) Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 116
-
Die
Verschlüsselungs-/Entschlüsselungseinheit 116 empfängt den
verschlüsselten
Inhaltsschlüssel
EncCK von der Verschlüsselungseinheit 114,
verschlüsselt
den verschlüsselten
Inhaltsschlüssel
EncCK gemäß einem
Verschlüsselungsalgorithmus
E2 unter Verwendung des temporären
Schlüssels
VK, um einen doppelt verschlüsselten
Inhaltsschlüssel Enc(EncCK)
zu generieren, und gibt den doppelt verschlüsselten Inhaltsschlüssel Enc(EncCK)
an die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 211 aus.
-
Hier
verwendet die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 116 die
DES-Norm für
den Verschlüsselungsalgorithmus
E2.
-
(f) Verschlüsselungseinheit 117
-
Die
Verschlüsselungseinheit 117 liest
die Inhaltsdaten CD aus dem Datenspeichereinheit 110 aus
und verschlüsselt
die Inhaltsdaten CD gemäß einem
Verschlüsselungs-Algorithmus
E5 unter Verwendung des Inhaltsschlüssels CK, um verschlüsselte Inhaltsdaten
EncCD zu generieren. Danach gibt die Verschlüsselungseinheit die verschlüsselten
Inhaltsdaten EncCD an die Datenspeichereinheit 213 aus.
-
Hier
verwendet die Verschlüsselungseinheit 117 die
DES-Norm für
den Verschlüsselungsalgorithmus
E5.
-
(2) Struktur der Speicherkarte 20b
-
Die
Speicherkarte 20b umfasst eine öffentliche Schlüsselspeichereinheit 201,
eine Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 202, eine
Zufallszahl-Startparameter-Aktualisierungseinheit 203, eine
Zufallszahl-Generierungseinheit 204, eine Entschlüsselungseinheit 205,
eine Trenneinheit 206, eine Einheit zur gegenseitigen Authentifizierung 207, eine
Einheit zur temporären
Schlüsselgenerierung 208,
eine Verschlüsselungs-/Entschlüsselungseinheit 211,
eine Schlüsseldaten-Speichereinheit 212 und
eine Datenspeichereinheit 213.
-
Die
folgende Erläuterung
konzentriert sich auf die Unterschiede zur Speicherkarte 20.
Die anderen Punkte sind mit denen der Speicherkarte 20 identisch.
Daher wird ihre Erläuterung
hier weggelassen
-
(a) Einheit zur temporären Schlüsselgenerierung 208
-
Die
Einheit zur temporären
Schlüsselgenerierung 208 gibt
den temporären
Schlüssel
VK an die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 211 aus.
-
(b) Verschlüsselungs-/Entschlüsselungseinheit 211
-
Die
Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 211 empfängt den
temporären
Schlüssel
VK von der Einheit zur temporären
Schlüsselgenerierung 208 und
den doppelt verschlüsselten
Inhaltsschlüssel
Enc(EncCK) von der Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 116.
-
Danach
entschlüsselt
die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungseinheit 211 den
doppelt verschlüsselten
Inhaltsschlüssel
Enc(EncCK) gemäß einem
Entschlüsselungsalgorithmus
D2 unter Verwendung des temporären
Schlüssels
VK, um den verschlüsselten
Inhaltsschlüssel
EncCK zu erhalten, und schreibt den verschlüsselten Inhaltsschlüssel EncCK
in einen Bereich in der Schlüsseldaten-Speichereinheit 212,
der von den Zugriffsinformationen angegeben wird.
-
(c) Schlüsseldaten-Speichereinheit 212
-
Die
Schlüsseldaten-Speichereinheit 212 enthält einen
Bereich zum Speichern des verschlüsselten Inhaltsschlüssels EncCK.
-
(d) Datenspeichereinheit 213
-
Die
Datenspeichereinheit 213 empfängt die verschlüsselten
Inhaltsdaten EncCD und speichert die verschlüsselten Inhaltsdaten EncCD.
-
6.2 Funktion des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100b
-
Ein
Arbeitsablauf des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100b ist
demjenigen des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100a ähnlich.
Daher werden hier nur die Unterschiede zum Authentifizierungs-Kommunikationssystem 100a erläutert.
-
Der
Arbeitsablauf des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100b wird
durch ein Ablaufdiagramm veranschaulicht, das erhalten wird, indem
Schritt S121 und die darauffolgenden in dem Ablaufdiagramm, das
den Arbeitsablauf des Authentifizierungs-Kommunikationssystems 100a darstellt, durch
das in 10 gezeigte Ablaufdiagramm
ersetzt werden.
-
Die
Inhaltsschlüssel-Generierungseinheit 113 liest
zusätzliche
Inhaltsinformationen aus der Einheit zum Speichern zusätzlicher
Inhaltsinformationen 115 aus (Schritt S301). Die Zufallszahl-Generierungseinheit 112 gibt
die Zufallszahl R3 an die Inhaltsschlüssel-Generierungseinheit 113 aus.
Die Inhaltsschlüssel-Generierungseinheit 113 empfängt die
Zufallszahl R3 von der Zufallszahl-Generierungseinheit 112,
generiert einen Inhaltsschlüssel
CK unter Verwendung der Zufallszahl R3 und des Inhaltsschlüssels CK,
und gibt den Inhaltsschlüssel
CK an die Verschlüsselungseinheit 114 und
die Verschlüsselungseinheit 117 aus
(Schritt S302). Die Verschlüsselungseinheit 114 empfängt den
Inhaltsschlüssel CK
von der Inhaltsschlüssel-Generierungseinheit 113,
liest den öffentlichen
Schlüssel
UK aus der öffentlichen
Schlüsselspeichereinheit 104 aus,
verschlüsselt
den Inhaltsschlüssel
CK gemäß einem Verschlüsselungsalgorithmus
E4 unter Verwendung des öffentlichen
Schlüssels
UK, um einen verschlüsselten
Inhaltsschlüssel
Enc(EncCK) zu generieren, und gibt den verschlüsselten Inhaltsschlüssel EncCK an
die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 116 aus
(Schritt S303). Danach empfängt
die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungseinheit 116 den
verschlüsselten
Inhaltsschlüssel
EncCK, verschlüsselt den
verschlüsselten
Inhaltsschlüssel
EncCK gemäß einem
Verschlüsselungsalgorithmus
E2 unter Verwendung des temporären
Schlüssels
VK, um einen doppelt verschlüsselten
Inhaltsschlüssel
Enc(EncCK) zu generieren (Schritt S304). Die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 116 gibt
dann den doppelt verschlüsselten
Inhaltsschlüssel
Enc(EncCK) an die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 211 aus,
und die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 211 empfängt den doppelt
verschlüsselten
Inhaltsschlüssel
Enc(EncCK) (Schritt S305). Die Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Einheit 211 entschlüsselt den
doppelt verschlüsselten
Inhaltsschlüssel
Enc(EncCK) gemäß einem
Entschlüsselungsalgorithmus
D2 unter Verwendung des temporären
Schlüssels
VK, um den verschlüsselten
Inhaltsschlüssel
EncCK zu erhalten, und schreibt den verschlüsselten Inhaltsschlüssel EncCK
in den Bereich in der Schlüsseldaten-Speichereinheit 212,
der von den Zugriffsinformationen angegeben wird (Schritt S306).
-
Die
Verschlüsselungseinheit 117 liest
Inhaltsdaten CD aus der Datenspeichereinheit 110 aus (Schritt
S307) und verschlüsselt
die Inhaltsdaten CD gemäß einem
Verschlüsselungsalgorithmus
E5 unter Verwendung des Inhaltsschlüssels CK, um verschlüsselte Inhaltsdaten
EncCD zu generieren (Schritt S308). Die Verschlüsselungseinheit 117 gibt die
verschlüsselten
Inhaltsdaten EncCD an die Datenspeichereinheit 213 aus,
und die Datenspeichereinheit 213 empfängt die verschlüsselten
Inhaltsdaten EncCD (Schritt S309). Die Datenspeichereinheit 213 speichert
die verschlüsselten
Inhaltsdaten EncCD (Schritt S310).
-
6.3 Zusammenfassung
-
Wie
vorher beschrieben, benötigt
das Authentifizierungs-Kommunikationssystem 100b keinen
weiteren Zufallszahl-Generierungsmechanismus zum Generieren eines
Inhaltsschlüssels
zum Verschlüsseln
von Inhaltsdaten. Der Zufallszahl-Generierungsmechanismus, der zum
Kombinieren von Zugriffsinformationen verwendet wird, kann ebenfalls als
derjenige zum Generieren des Inhaltsschlüssel verwendet werden.
-
7. Weitere
Modifizierungen
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung basierend auf den vorher genannten Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung natürlich nicht
auf die vorher genannten Ausführungsformen
begrenzt. Die folgenden Fälle
sind ebenfalls in der vorliegenden Erfindung enthalten.
-
(1)
Obwohl eine digitale urheberrechtlich geschützte Arbeit in den vorher genannten
Ausführungsfonnen
Musik ist, kann sie auch aus Zeichendaten bestehen, wie beispielsweise
ein Roman und eine Diplomarbeit, Computerprogramm-Software für ein Computerspiel,
komprimierte Audiodaten, die durch MP3 (Moving Picture Experts Group
audio layer 3) dargestellt werden, ein Festbild in JPEG- (Joint Photographic
Experts Group) Format oder Ähnliches, oder
ein sich bewegendes Bild im MPEG- (Moving Picture Experts Group)
Format oder Ähnliches.
-
Des
Weiteren ist die Lese/Schreibvorrichtung nicht auf einen Arbeitsplatzrechner
begrenzt und kann eine Ausgabe-Einrichtung für den Verkauf oder die Verteilung
der oben genannten Vielfalt von digitalen urheberrechtlich geschützten Arbeiten
sein. Des Weiteren ist die Lese/Schreib-Vorrichtung nicht auf eine
Arbeitsplatz-Stereo-Einrichtung
begrenzt und kann eine Kopiereinrichtung zum Kopieren der digitalen
urheberrechtlich geschützten
Arbeiten sein. Beispielsweise kann sie eine Computerspiel-Einrichtung
sein, ein Band-Informationenendgerät (belt-typed information terminal),
ein zweckbestimmtes Endgerät
oder ein Arbeitsplatzrechner. Die Lese/Schreib-Vorrichtung kann
beide Funktionen der oben genannten Ausgabe-Einrichtung und Kopier-Einrichtung umfassen.
-
(2)
In den oben genannten Ausführungsformen
wird die DES-Norm für
den Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Algorithmus
verwendet. Stattdessen können
jedoch auch andere Zahlen verwendet werden.
-
Des
Weiteren wird in den oben genannten Ausführungsformen SHA verwendet.
Stattdessen können
jedoch auch andere Einweg-Funktionen verwendet werden.
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Obwohl
ein öffentlicher
Schlüssel
und eine temporärer
Schlüssel
56 Bits lang sind, können
verschiedene Schlüssellängen verwendet
werden.
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(3)
Obwohl die Kombinationseinheit 103 Zugriffsinformationen
und die niedrigeren 32 Bits des Zufallszahl-Startparameters kombiniert,
um 64-Bit-Zufallszahlinformationen in der vorher genannten Ausführungsform
zu generieren, ist sie nicht darauf beschränkt. Dies kann wie folgt ausgeführt werden.
-
Die
Kombinationseinheit 103 kann 32-Bit-Zugriffsinformationen
und die niedrigeren 32-Bits eines Zufallszahl-Startparameters so
kombinieren, dass jedes Bit davon abwechselnd angeordnet ist, um 64-Bit-Zufallszahlinformationen
zu generieren.
-
Die
Kombinationseinheit 103 kann die 32-Bit-Zugriffsinformationen
und die niedrigeren 32-Bits eines Zufallszahl-Startparameters auch
so kombinieren, dass Bit-Gruppen davon abwechselnd angeordnet sind.
In diesen Fällen
führt die
Trenneinheit 206 den Arbeitsablauf der Kombinationseinheit 103 in
umgekehrter Reihenfolge durch.
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(4)
Obwohl die Zufallszahl-Generierungseinheit 204 in der Speicherkarte 20 eine
Zufallszahl R2 unter Verwendung eines Zufallszahl-Startparameters generiert,
der in der Zufallszahl-Startparameter-Speichereinheit 202 in
den vorher genannten Ausführungsformen
gespeichert ist, kann die Zufallszahl-Generierungseinheit 204 die
Zufallszahl R2 als einen Zufallszahl-Startparameter generieren.
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Obwohl
die Einheiten zur temporären Schlüsselgenerierung 108 und 208 einen
temporären Schlüssel unter
Verwendung der verschlüsselten
Zugriffsinformationen R1 und der Zufallszahl R2 generieren, können sie
Antwortwerte verwenden. Sie können
auch einen öffentlichen
Schlüssel
UK verwenden.
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(5)
In dem Authentifizierungs-Kommunikationssystem 100b schreibt
die Verschlüsselungseinheit 117 verschlüsselte Inhaltsdaten
EncCD in die Datenspeichereinheit 213. Allerdings kann
die Verschlüsselungseinheit 117 die
verschlüsselten
Inhaltsdaten EncCD als vertrauliche Daten behandeln und sie in einen
Bereich schreiben, der von den Zugriffsinformationen angegeben wird.
-
Die
Verschlüsselungseinheit 117 kann
die verschlüsselten
Inhaltsdaten EncCD auch in die Datenspeichereinheit 213 schreiben,
ohne sie als verirauliche Daten zu behandeln.
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Außerdem muss
eine der Verschlüsselungseinheiten 114 oder 117 nicht
bereitgestellt werden, und die übrige
Verschlüsselungseinheit
kann auch die Aufgabe der anderen übernehmen.
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(6)
Die vorliegende Erfindung kann das in den vorher genannten Ausführungsformen
gezeigte Verfahren sein. Des Weiteren kann die vorliegende Erfindung
ein Computerprogramm sein, das dieses Verfahren in einem Rechner
ausführt,
und kann ein Digitalsignal sein, welches das Computerprogramm bildet.
-
Des
Weiteren kann die vorliegende Erfindung ein rechnerlesbares Speichermedium
sein, beispielsweise eine Diskette, eine Festplatte, eine CD-ROM
(Compact Disc Read Only Memory), eine MO- (magnetooptische) Diskette,
eine DVD (Digital Versatile Disc), ein DVD-ROM, ein DVD-RAM oder ein
Halbleiterspeicher sein, auf denen das Computerprogramm bzw. das
Digitalsignal gespeichert ist. Umgekehrt kann die vorliegende Erfindung
auch das Computerprogramm oder das Digitalsignal sein, das in diesen
Speichermedien gespeichert ist.
-
Des
Weiteren kann die vorliegende Erfindung durch Übertragen des Computerprogramms oder
des Digitalsignals über
ein Netzwerk ausgeführt werden,
wie beispielsweise ein elektrisches Kommunikations-Netzwerk, ein
drahtgebundenes oder drahtloses Kommunikations-Netzwerk oder das
Internet.
-
Des
Weiteren kann die vorliegende Erfindung ein Rechnersystem sein,
das mit einem Mikroprozessor und einem Speicher ausgestattet ist.
Der Speicher speichert das Computerprogramm, und der Mikroprozessor
arbeiten in Übereinstimmung
mit dem Computerprogramm.
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Die
vorliegende Erfindung kann auf einem anderen unabhängigen Rechnersystem
implementiert werden, indem das Computerprogramm oder das Digitalsignal,
die auf einem der Speichermedien gespeichert sind, übertragen
werden, oder indem das Computerprogramm oder das Digitalsignal über das
Netzwerk oder Ähnliches übertragen
werden.
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(4)
Verschiedene Kombinationen der vorher genannten Ausführungsformen
und der vorher genannten Modifizierungen sind möglich.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
-
Die
vorliegende Erfindung kann für
die gegenseitige Authentifizierung zwischen einer Ausgabe-Einrichtung,
die digitale urheberrechtlich geschützte Arbeiten ausgibt, und
einem Halbleiter-Speichermedium verwendet werden, bevor eine digitale
urheberrechtlich geschützte
Arbeit von der Ausgabe-Einrichtung in das Halbleiter-Speichermedium
kopiert wird. Außerdem
kann die vorliegende Erfindung für
die gegenseitige Authentifizierung zwischen einem Halbleiter-Speichermedium,
das eine digitale urheberrechtlich geschützte Arbeit speichert, und
einer Kopier-Einrichtung verwendet werden, bevor die digitale urheberrechtlich
geschützte
Arbeit aus dem Halbleiter-Speichermedium ausgelesen und die digitale
urheberrechtlich geschützte
Arbeit kopiert wird.